KR20030042072A - Method and apparatus for determining modulation scheme of retransmission in communication system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른, 적어도 2개의 변조방식들을 사용하고, 재전송을 지원하는 통신시스템에서, 각각의 전송에서 최적의 변조방식을 결정하기 위한 방법이, 현재 k번째 전송(k≥2)에서의 인코더 패킷 크기, 사용가능한 월시부호의 개수 및 서브패킷의 슬롯개수를 가지고 현재의 주파수대역효율도(past spectral efficient)를 나타내는 MPRk(modulation order product code rate)를 계산하는 과정과, 상기 현재 이전의 전송들에서의 주파수대역효율도를 나타내는 MPRP를 재귀적으로 계산하는 과정과, 상기 계산된 MPRk와 상기 MPRP로부터 현재 이전에 수행된 전송과 현재 전송을 모두 고려한 등가 주파수대역효율도(equivalent spectral efficiency)를 나타내는 MPRe를 계산하는 과정과, 상기 계산된 MPRk를 미리 정해진 기준값들 THL과 THH와 비교하는 과정과, 상기 계산된 MPRk가 상기 기준값 THL보다 작거나 같으면 가장 낮은 차수의 변조방식을 선택하고, 상기 계산된 MPRk가 상기 기준값 THH보다 크면 가장 높은 차수의 변조방식을 선택하는 과정과, 상기 계산된 MPRk가 상기 기준값 THL과 상기 THH사이에 있으면, 상기 계산된 MPRe를 미리 정해진 다른 기준값 THE와 비교하는 과정과, 상기 계산된 MPRe가 상기 기준값 THE보다 작으면 중간차수의 변조방식을 선택하고, 그렇지 않으면 가장 높은 차수의 변조방식을 선택하는 과정을 포함한다.In a communication system using at least two modulation schemes and supporting retransmission, in accordance with the present invention, a method for determining an optimal modulation scheme in each transmission is an encoder packet at the current kth transmission (k ≧ 2). Calculating a modulation order product code rate (MPR k ) representing the current past spectral efficient with a size, the number of available Walsh codes and the number of slots in the subpacket, and the current previous transmissions A process of recursively calculating MPR P , which represents a frequency band efficiency at, and an equivalent spectral efficiency considering both the calculated MPR k and the current transmission previously performed from the MPR P and the current transmission. ) for indicating the calculated MPR e is the process and the cost to the calculated MPR k a predetermined reference value and comparing TH L and TH and H, the calculation of the MPR k Reference, select the modulation of the lowest order of less than or equal to TH L system, and the calculated MPR k is said reference value courses and, the calculated MPR k for selecting the modulation method of the larger higher order than the reference value TH H TH If it is between L and TH H , comparing the calculated MPR e with another predetermined reference value TH E , and if the calculated MPR e is less than the reference value TH E , then select an intermediate order modulation method. Otherwise it involves selecting the highest order modulation scheme.
Description
본 발명은 적응적으로 변조방식과 부호율을 결정하는 통신시스템에 관한 것으로, 특히 재전송시에 주어진 상황에서 최적의 변조방식을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a communication system for adaptively determining a modulation scheme and a code rate, and more particularly, to a method and apparatus for determining an optimal modulation scheme in a given situation at retransmission.
차세대 이동통신(3GPP2 1xEV-DV 또는 3GPP HSDPA)에서 사용 가능한 월시 코드의 개수(number of available Walsh codes) 즉, 월시 코드 스페이스(Walsh code space)가 주어진 경우, 전송하고자 하는 인코더 패킷의 크기(encoder packet size)와 서브패킷당 슬롯 개수(number of slots per sub-packet: 하나의 슬롯은 일정시간을 가지는 전송단위로 사용됨)는 채널의 상태와 데이터 백로그(data backlog: 상위 계층에서 전달되는 데이터 버퍼의 상태)를 고려하여 결정된다. 인코더 패킷의 크기와 서브패킷당 슬롯 개수가 결정된 것은 데이터율(data rate)이 정해진 것을 의미하며, 정해진 데이터율은 시스템에서 지원하는 변조방식의 개수만큼 존재하는 변조방식-부호율 조합들 중 하나를 선택하여 달성 가능하지만, 각 조합간의 전송 오류율이 서로 다르기 때문에, 비트오율(bit error rate) 혹은 패킷오율(packet error rate)을 최소화하는 최적의 변조방식-부호율 조합을 선택하는 것이 무엇보다 중요하다.Given the number of available Walsh codes, that is, Walsh code space, in the next generation mobile communication (3GPP2 1xEV-DV or 3GPP HSDPA), the size of the encoder packet to be transmitted (encoder packet). size) and the number of slots per sub-packet (the number of slots per sub-packet) are used to determine the state of the channel and the data backlog (data backlog). Status). Determining the size of the encoder packet and the number of slots per subpacket means that the data rate is determined, and the determined data rate indicates one of modulation-code rate combinations that exist as many as the modulation schemes supported by the system. Although it is possible to select and achieve different transmission error rates between the different combinations, it is important to select an optimal modulation-code rate combination that minimizes the bit error rate or the packet error rate. .
종래기술에 따른 시스템(예 : 3GPP2 1xEV-DV)에서는 주어진 월시 코드 스페이스에서 데이터율과 변조방식을 일대일로 대응시킨 표를 인코더 패킷 크기별로 만들어 놓고 이를 이용하여 변조방식을 결정하게 되어 있다. 이러한 방식의 문제점은 첫째, 초기 전송시에 상기의 대응표가 주어진 조건에서의 비트오율 혹은 패킷오율을 최소화하는 최적의 변조방식-부호율의 조합을 지원하지 못하는 경우가 발생한다는 점이며, 둘째, 전송이 실패한 경우가 발생하여 서브패킷을 재전송하는 경우에도 상기의 대응표를 그대로 사용하기 때문에 이전에 전송된 서브패킷의 존재를 고려하지 못한 채 부적절한 변조방식을 선택하게 되어 결국 시스템의 성능 열화를 초래하는 원인이 된다는 점이다.In a system according to the prior art (eg, 3GPP2 1xEV-DV), a table in which data rates and modulation schemes correspond one-to-one in a given Walsh code space is made for each encoder packet size and the modulation scheme is determined using the encoder packet size. The problem with this method is that, first, in the case of initial transmission, the corresponding table may not support the optimal modulation scheme-code rate combination that minimizes the bit error rate or the packet error rate in a given condition. If this failure occurs and the subpacket is retransmitted, the corresponding table is used as it is. Therefore, an improper modulation method is selected without considering the existence of the previously transmitted subpacket, resulting in system performance degradation. Is that.
따라서 본 발명의 목적은 가변적인 변조방식을 사용하고 IR 방식의 복합재전송을 지원하는 통신시스템에서 재전송이 발생할 때 이전에 전송된 서브패킷을 고려하여 최적의 변조방식을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for determining an optimal modulation scheme in consideration of a previously transmitted subpacket when retransmission occurs in a communication system that uses a variable modulation scheme and supports IR retransmission. Is in.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1견지에 따르면, 적어도 2개의 변조방식들을 사용하고, 재전송을 지원하는 통신시스템에서, 각각의 전송에서 최적의 변조방식을 결정하기 위한 방법이, 현재 k번째 전송(k≥2)에서의 인코더 패킷 크기, 사용가능한 월시부호의 개수 및 서브패킷의 슬롯개수를 가지고 현재의 주파수대역효율도(past spectral efficient)를 나타내는 MPRk(modulation order product code rate)를 계산하는 과정과, 상기 현재 이전의 전송들에서의 주파수대역효율도를 나타내는 MPRP를 재귀적으로 계산하는 과정과, 상기 계산된 MPRk와 상기 MPRP로부터 현재 이전에 수행된 전송과 현재 전송을 모두 고려한 등가 주파수대역효율도(equivalent spectral efficiency)를 나타내는 MPRe를 계산하는 과정과, 상기 계산된 MPRk를 미리 정해진 기준값들 THL과 THH와 비교하는 과정과, 상기계산된 MPRk가 상기 기준값 THL보다 작거나 같으면 가장 낮은 차수의 변조방식을 선택하고, 상기 계산된 MPRk가 상기 기준값 THH보다 크면 가장 높은 차수의 변조방식을 선택하는 과정과, 상기 계산된 MPRk가 상기 기준값 THL과 상기 THH사이에 있으면, 상기 계산된 MPRe를 미리 정해진 다른 기준값 THE와 비교하는 과정과, 상기 계산된 MPRe가 상기 기준값 THE보다 작으면 중간차수의 변조방식을 선택하고, 그렇지 않으면 가장 높은 차수의 변조방식을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a communication system using at least two modulation schemes and supporting retransmission, a method for determining an optimal modulation scheme in each transmission is currently k. MPR k (modulation order product code rate), which represents the current past spectral efficiency, with encoder packet size, number of Walsh codes available, and number of slots of subpackets in the first transmission (k≥2) Calculating, recursively calculating an MPR P representing a frequency band efficiency degree in the previous transmissions, and performing transmissions and transmissions currently performed previously from the calculated MPR k and the MPR P. Considering all equivalent frequency band efficiency (equivalent spectral efficiency) for indicating MPR e and the calculation, the calculated MPR k with a predetermined reference value TH L and TH H and non Process with the step of the calculated MPR k is selected, the modulation mode of the reference value, the lower order is less than TH L or equal to, the the calculated MPR k, select the modulation mode of the reference value is larger the higher order than TH H to And if the calculated MPR k is between the reference value TH L and the TH H , comparing the calculated MPR e with another predetermined reference value TH E, and wherein the calculated MPR e is less than the reference value TH E. Otherwise, the method selects an intermediate order modulation method, and otherwise selects the highest order modulation method.
바람직하기로, 상기 가장 낮은 차수의 변조방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying))이고, 상기 중간차수의 변조방식은 8-PSK(Phase Shift Keying)이며, 상기 가장 높은 차수의 변조방식은 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)인 것을 특징으로 한다.Preferably, the lowest order modulation method is Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), the intermediate order modulation method is 8-PSK (Phase Shift Keying), and the highest order modulation method is 16-QAM. (Quadrature Amplitude Modulation).
바람직하기로, 상기 기준값 THL은 2.0이고, 상기 기준값 THH는 3.0이며, 상기 기준값 THE는 1.5인 것을 특징으로 한다.Preferably, the reference value TH L is 2.0, the reference value TH H is 3.0, characterized in that the reference value TH E is 1.5.
본 발명의 제2견지에 따르면, 적어도 2개의 변조방식들을 사용하고, 재전송을 지원하는 통신시스템에서, 각각의 전송에서 최적의 변조방식을 결정하기 위한 방법이, 현재 k번째 전송(k≥2)에서의 인코더 패킷 크기, 사용가능한 월시부호의 개수 및 서브패킷의 슬롯개수를 가지고 현재의 주파수대역효율도(past spectral efficient)를 나타내는 MPRk(modulation order product code rate)를 계산하는 과정과, 상기 계산된 MPRk을 미리 정해진 기준값 THM과 비교하는 과정과, 상기 계산된 MPRk가 상기 기준값 THM보다 작거나 같으면 낮은 차수의 변조방식을 선택하는 과정과, 상기 계산된 MPRk가 상기 기준값 THM보다 크면 높은 차수의 변조방식을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, in a communication system using at least two modulation schemes and supporting retransmission, a method for determining an optimal modulation scheme in each transmission is currently kth transmission (k ≧ 2). Calculating an MPR k (modulation order product code rate) representing the current past spectral efficiency with the encoder packet size, the number of available Walsh codes, and the number of slots of the subpackets, the process of comparing the MPR k with a predetermined reference value TH M, and the computed MPR k is the reference value courses and, wherein the reference value the calculated MPR k which is less than TH M or equal to select the modulation method of the low order TH M If larger, the method includes selecting a higher-order modulation method.
바람직하기로, 상기 낮은 차수의 변조방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying))이고, 상기 높은 차수의 변조방식은 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)인 것을 특징으로 한다.Preferably, the low order modulation method is Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), and the high order modulation method is 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
바람직하기로, 상기 기준값 THM은 2.5이고, 상기 기준값 THE는 1.5인 것을 특징으로 한다.Preferably, the reference value TH M is 2.5, and the reference value TH E is characterized in that 1.5.
도 1은 MPR2=1.5, MPRe=0.75일 경우, Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율(spectral efficiency)의 변화를 재전송에 사용된 변조방식(QPSK, 8-PSK, 16-QAM) 별로 나타낸 도면.FIG. 1 shows a modulation scheme (QPSK, 8-PSK, 16-QAM) used for retransmission of a change in spectral efficiency according to an increase in Ec / Nt (dB) when MPR2 = 1.5 and MPRe = 0.75. Star shown.
도 2는 MPR2=1.5, MPRe=0.5일 경우, Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 도면.FIG. 2 is a diagram illustrating a change in frequency band efficiency according to an increase in Ec / Nt (dB) for each modulation scheme used for retransmission when MPR2 = 1.5 and MPRe = 0.5.
도 3은 MPR2=2.0, MPRe=0.545일 경우, Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 도면.3 is a diagram illustrating a change in frequency band efficiency according to an increase in Ec / Nt (dB) for each modulation scheme used for retransmission when MPR2 = 2.0 and MPRe = 0.545.
도 4는 MPR2=2.4, MPRe=0.571일 경우, Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating a change in frequency band efficiency according to an increase in Ec / Nt (dB) for each modulation scheme used for retransmission when MPR2 = 2.4 and MPRe = 0.571.
도 5는 MPR2=2.667, MPRe=1.412일 경우, Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 도면.FIG. 5 is a diagram illustrating a change in frequency band efficiency according to an increase in Ec / Nt (dB) for each modulation scheme used for retransmission when MPR2 = 2.667 and MPRe = 1.412.
도 6은 MPR2=3.0, MPRe=0.6일 경우, Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 도면.FIG. 6 is a diagram illustrating changes in frequency band efficiency according to an increase in Ec / Nt (dB) for each modulation scheme used for retransmission when MPR2 = 3.0 and MPRe = 0.6.
도 7은 MPR2=3.2, MPRe=1.548일 경우, Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 도면.FIG. 7 is a diagram illustrating changes in frequency band efficiency according to increase of Ec / Nt (dB) for each modulation scheme used for retransmission when MPR2 = 3.2 and MPRe = 1.548. FIG.
도 8은 MPR2=6.0, MPRe=2.0일 경우, Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 도면.8 is a diagram illustrating a change in frequency band efficiency according to an increase in Ec / Nt (dB) for each modulation scheme used for retransmission when MPR2 = 6.0 and MPRe = 2.0.
도 9는 MPR2=6.0, MPRe=1.2일 경우, Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 도면.FIG. 9 is a diagram illustrating a change in frequency band efficiency according to an increase in Ec / Nt (dB) for each modulation scheme used for retransmission when MPR2 = 6.0 and MPRe = 1.2. FIG.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 재전송의 변조방식을 결정하기 위한 절차를 도시하는 도면.10 is a diagram illustrating a procedure for determining a modulation scheme of retransmission according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 초기전송 및 재전송의 변조방식을 결정하기 위한 절차를 도시하는 도면.11 is a diagram illustrating a procedure for determining a modulation scheme of initial transmission and retransmission according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 재전송의 변조방식을 결정하기 위한 절차를 도시하는 도면.12 is a diagram illustrating a procedure for determining a modulation scheme of retransmission according to another embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초기전송 및 재전송의 변조방식을 결정하기 위한 절차를 도시하는 도면.13 is a diagram illustrating a procedure for determining a modulation scheme of initial transmission and retransmission according to another embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 복수개의 변조방식을 사용하는 통신시스템의 송신기 구성을 보여주는 도면.14 illustrates a transmitter configuration of a communication system using a plurality of modulation schemes according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하 본 발명은 초기 전송과 재전송에서의 변조방식과 부호율의 관계를 분석하고 각 경우에 대하여 최적의 변조방식을 결정하는 방식에 대해 설명할 것이다. 설명의 편의를 위해 사용된 약어들을 아래 목록에 표기하였다. 한편, 이하 설명에서 "변조방식"과 "변조차수"는 동일한 의미로 해석될수 있다.Hereinafter, the present invention will be described a method of analyzing the relationship between the modulation scheme and the code rate in the initial transmission and retransmission, and determine the optimal modulation scheme for each case. The abbreviations used for convenience of explanation are listed below. In the following description, "modulation method" and "modulation number" may be interpreted as having the same meaning.
< 약어 목록 ><List of Abbreviations>
N: 인코더 패킷 크기N: encoder packet size
Wk: k번째 전송에서의 사용가능한 월시부호의 개수W k : Number of available Walsh codes in the kth transmission.
Sk: k번째 전송에서의 서브패킷당 슬롯의 개수S k : Number of slots per subpacket in the kth transmission
MPRk: k번재 전송에서의 변조차수와 부호율의 곱(MPR is a kind of entropy, which is defined as the average information per source output and reflects spectral efficiency.)MPR k : product of modulation order and code rate in the kth transmission (MPR is a kind of entropy, which is defined as the average information per source output and reflects spectral efficiency)
mk: k번째 전송에서의 변조차수m k : modulation order in the kth transmission
rk: k번째 전송에서의 부호율r k : code rate at the kth transmission
< 초기 전송에서의 변조방식 결정 ><Determination of Modulation Method in Initial Transmission>
일반적으로, 디지털 통신시스템의 비트오율 혹은 패킷오율은 변조차수와 오류정정부호의 부호율이 낮아질수록 줄어든다. 하지만, 사용할 수 있는 주파수대역폭이 결정되어 있을 경우 변조차수와 부호율의 곱이 일정한 값으로 고정되므로 두 값을 동시에 낮추는 것은 불가능하다. 따라서, 두 변수간의 trade-off를 고려하여 주어진 상황에서 시스템의 오율을 가장 낮출 수 있는 변조차수-부호율의 조합을 선택하는 것이 중요하다.In general, the bit error rate or packet error rate of the digital communication system decreases as the modulation rate and the code rate of the error correcting code decrease. However, when the usable frequency bandwidth is determined, it is impossible to lower both values simultaneously because the product of the modulation order and the code rate is fixed to a constant value. Therefore, it is important to consider the trade-off between two variables and to select the combination of modulation order and code rate that can lower the error rate of the system in the given situation.
초기 전송의 경우에는 기 출원된 대한민국 특허 출원번호 P2001-41884호(통신시스템에서 변조방식 결정 장치 및 방법)에 설명되어 있는 바와 같이, 주파수대역효율도를 반영하는 일종의 엔트로피(entropy: average information per source output)인 "MPR"을 계산하여 이를 근거로 가장 적절한 변조차수-부호율의 조합을 결정할 수 있다. 이 경우 MPR은 "하나의 변조심볼(modulation symbol)속에 포함된 정보비트(information bit)의 평균 개수"로 정의된다.In the case of the initial transmission, as described in Korean Patent Application No. P2001-41884 (apparatus and method for determining a modulation scheme in a communication system), which is previously applied, a kind of entropy (average information per source) reflecting the frequency band efficiency output) to calculate the most appropriate modulation order-coding ratio. In this case, MPR is defined as "the average number of information bits included in one modulation symbol."
초기 전송의 경우 MPR을 계산하는 방법과 변조방식을 선택하는 방법을 간단히 설명하면 다음과 같다. 인코더 패킷 크기, 월시 코드 스페이스, 서브패킷당 슬롯 개수가 이미 결정되어 있다고 가정할 때, 초기 전송시의 MPR 즉, MPR1은 상기의 MPR 정의에 따라 하기의 <수학식 1>과 같이 계산된다.In the case of initial transmission, the method of calculating the MPR and the method of selecting a modulation method are briefly described as follows. Assuming that the encoder packet size, Walsh code space, and the number of slots per subpacket have already been determined, MPR, i.e., MPR 1 at initial transmission, is calculated according to Equation 1 below according to the MPR definition.
상기의 <수학식 1>에서 "1536"과 "32"는 각각 3GPP2 1xEV-DV 시스템에서 단위 슬롯(time span of 1.25msec)에 포함된 PN 칩(chip)의 개수와 패킷 채널을 위한 월시 코드의 길이를 의미하며, 이와 다른 값들을 사용하는 시스템에서는 해당 부분을 교체하여 사용해야 한다. 또한, 상기의 <수학식 1>의 괄호 부분을 통해 MPR이 변조차수와 부호율의 곱으로 표현될 수 있음을 알 수 있다. 이 때, MPR1의 최대값은 초기전송에서 시스템이 허용하는 최대의 변조차수 및 부호율에 따라 하기의 <수학식 2>와 같이 결정된다.In Equation 1, "1536" and "32" denote the number of PN chips included in a unit slot (time span of 1.25 msec) and a Walsh code for a packet channel, respectively, in a 3GPP2 1xEV-DV system. Length, which means that in systems using other values, the part should be replaced. In addition, it can be seen from the parentheses of Equation 1 that the MPR can be expressed as a product of modulation order and code rate. At this time, the maximum value of MPR 1 is determined according to Equation 2 below according to the maximum modulation order and code rate allowed by the system in the initial transmission.
3GPP2 1xEV-DV 시스템의 경우, 최대의 변조차수와 부호율은 각각 4와 4/5이므로, 상기의 <수학식 2>로부터 MPR1은 0 초과 3.2 이하인 범위에 존재한다.In the 3GPP2 1xEV-DV system, since the maximum modulation order and the code rate are 4 and 4/5, respectively, MPR 1 is in a range of more than 0 and 3.2 or less from Equation 2 above.
다음으로, 상기의 <수학식 1>을 이용하여 계산된 MPR1을 근거로 초기전송의 변조차수 m1을 결정하는 과정을 하기의 표 1에 표기하였다.Next, the process of determining the modulation order m1 of the initial transmission based on MPR 1 calculated using Equation 1 is shown in Table 1 below.
상기의 <표1>에서 THE는 MPR1과의 비교를 위한 기준값을 나타내며, 3GPP2 1xEV-DV 시스템의 경우 실험에 의해 1.5로 결정할수 있다.In Table 1, TH E represents a reference value for comparison with MPR 1, and in the case of 3GPP2 1 × EV-DV system, it may be determined to be 1.5 by experiment.
< 재전송에서의 변조방식 결정 ><Determination of Modulation Method in Retransmission>
차세대 이동통신(3GPP2 1xEV-DV 또는 3GPP HSDPA)에서는 전송이 실패할 경우 부호화된 패킷(encoded packet)의 일부를 다시 전송하는 복합재전송(hybrid ARQ)을 지원하도록 되어 있다. 복합재전송은 재전송되는 서브패킷의 내용에 따라 크게 체이스결합(chase combining) 방식과 IR(incremental redundancy) 방식으로 구분되는데, 일반적으로, 재전송 서브패킷의 내용이 그 이전에 전송된 서브패킷의 내용과 다른 IR 방식이 누적 부호율 감소에 의한 부호화이득(coding gain)을 얻을 수 있기때문에, 체이스결합 방식보다 더 좋은 성능을 보여 준다.Next-generation mobile communication (3GPP2 1xEV-DV or 3GPP HSDPA) is designed to support hybrid ARQ, which retransmits a portion of an encoded packet when transmission fails. Composite retransmission is divided into chase combining and incremental redundancy (IR) methods according to the content of the subpacket to be retransmitted. In general, the content of the retransmission subpacket is different from that of the previously transmitted subpacket. Since the IR scheme can obtain a coding gain due to the reduction of the cumulative code rate, it shows better performance than the chase combining scheme.
초기 전송의 경우와 마찬가지로 재전송의 경우에도 역시 복수개의 변조방식-부호율의 조합 중 가장 좋은 성능을 보여 줄 수 있는 조합 즉, 가장 효율적인 변조방식을 선택하여 전송을 수행해야 한다. 하지만 재전송의 경우에는 초기 전송에서와 같은 방법으로 변조방식을 결정할 수 없다. 초기 전송의 경우 상기의 <표 1>에서 보여진 것처럼 전송 당시의 인코더 패킷 크기, 월시 코드 스페이스, 서브패킷당 슬롯 개수에 의해 결정되는 MPR을 근거로 변조방식을 결정할 수 있지만, 재전송의 경우에는 이전 전송에 의한 서브패킷의 존재를 고려하여 지금 재전송 하고자 하는 서브패킷의 변조방식을 결정해야 하기 때문이다.As in the case of the initial transmission, in the case of retransmission, it is also necessary to select a combination that can show the best performance among a plurality of modulation-code rate combinations, that is, the most efficient modulation scheme. However, in case of retransmission, the modulation method cannot be determined in the same way as in the initial transmission. For the initial transmission, as shown in Table 1, the modulation scheme can be determined based on the MPR determined by the encoder packet size at the time of transmission, Walsh code space, and the number of slots per subpacket. This is because the modulation method of the subpacket to be retransmitted must be determined in consideration of the existence of the subpacket by the.
특히, IR을 복합재전송 방식으로 사용하는 통신시스템에서는 전송 회수가 증가할수록 주파수대역효율도가 낮아지기 때문에, 일정 시점에서 재전송을 위한 변조방식을 결정할 때에 그 이전 시점까지 전송된 서브패킷의 존재도 함께 고려한 등가의 주파수대역효율도를 찾아 이를 변조방식 결정의 근거로 삼는 접근 방법을 생각해야 한다.In particular, in a communication system using IR as a complex retransmission method, as the number of transmissions increases, the frequency band efficiency decreases. Therefore, when determining a modulation scheme for retransmission at a certain point in time, the presence of subpackets transmitted up to that point in time is also considered. We need to consider an approach that finds an equivalent frequency-bandwidth efficiency and bases it on the modulation scheme decision.
단, 초기전송에서 부호율이 1.0보다 작은 일정값(예 : 3GPP2 1xEV-DV System에서는 4/5)을 넘지 않는 범위에 있어야했던 것과 달리 재전송에서는 이미 초기전송에서 전송된 서브패킷이 존재하므로 부호율의 최대값에 제한을 두지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 재전송의 부호율이 1.0을 초과하는 경우가 발생할 수 있다. 부호율이 1.0을 초과하는 경우 부호율이 1.0보다 작은 경우에 비해 오류율이 급격히 증가하므로, 재전송의 변조방식에 따라 부호율이 1.0을 초과하는 경우와 그렇지않은 경우가 있다면 1.0보다 큰 부호율을 초래하는 변조방식은 재전송의 변조방식으로 고려하지 않는 것이 바람직하다. 물론, 어떤 변조방식을 사용해도 재전송의 부호율이 1.0을 초과하는 경우에는 시스템이 허용하는 최대 차수의 변조방식을 사용해야 한다.However, unlike the initial transmission, the code rate is less than 1.0 (for example, 4/5 in the 3GPP2 1xEV-DV System). It is preferable not to limit the maximum value of. Therefore, a case may occur where the code rate of retransmission exceeds 1.0. If the code rate exceeds 1.0, the error rate increases more rapidly than the case where the code rate is less than 1.0. Therefore, if the code rate exceeds 1.0 and if it is not, depending on the modulation scheme of the retransmission, the code rate is greater than 1.0. It is preferable not to consider a modulation method as a modulation method of retransmission. Of course, if the modulation rate of any retransmission exceeds 1.0, the maximum order of modulation allowed by the system should be used.
하기 <표 2>에 재전송의 MPR인 MPRk(k≥2)의 범위에 따른 부호율의 범위와 각 경우에 가능한 재전송의 변조방식을 표기하였다.Table 2 below shows the range of code rates according to the range of MPR k (k≥2), which is the MPR of retransmission, and the modulation scheme of possible retransmissions in each case.
상기의 <표 2>로부터 재전송의 MPR 범위가 정해지면 각 경우에 가능한 변조방식의 종류가 결정된다. 이제 각 경우에 대해 가능한 변조방식 종류 중 어떤 것을 최종적으로 선택해야 하는 지에 대한 기준은 그 이전의 전송에 의한 서브패킷과 현재의 재전송에 의해 전송될 서브패킷을 함께 고려한 등가의 주파수 대역효율도인 MPRe에 근거하여 세울 수 있다.If the MPR range of retransmission is determined from Table 2 above, the type of modulation scheme possible in each case is determined. The criterion for which final choice of possible modulation schemes for each case is now the MPRe, which is an equivalent frequency band efficiency diagram that takes into account the subpacket by the previous transmission and the subpacket to be transmitted by the current retransmission. Can be built on the basis of
먼저, 초기 전송이 실패하여 한번 더 전송을 해야하는 경우의 변조방식 결정에 대해 살펴 본다. 초기 전송의 MPR인 MPR1을 상기의 <수학식 1>로부터 얻은 것처럼, 첫 번째 재전송(k=2)의 MPR인 MPR2도 하기의 <수학식 3>로부터 얻을 수 있다.First, the modulation scheme determination in case that the initial transmission failed and need to be transmitted again is described. MPR 1 , which is the MPR of the initial transmission, is obtained from Equation 1 above, and MPR 2 , which is the MPR of the first retransmission (k = 2), may be obtained from Equation 3 below.
상기한 바와 같이, 재전송에서의 변조방식은 재전송의 주파수대역효율도인 MPR2에만 근거하여 결정할 수 없다. 따라서, 초기 전송과 재전송을 모두 고려한 등가의 주파수대역효율도인 MPRe를 찾아 이를 재전송에서의 변조방식 결정의 근거로 삼는다. 재전송에서의 월시 코드 스페이스 W2, 슬롯당 서브패킷의 개수 S2가 주어져 있다고 가정할 때 MPRe는 하기의 <수학식 4>으로 표현된다.As described above, the modulation scheme in retransmission cannot be determined based only on MPR 2 , which is the frequency band efficiency diagram of the retransmission. Therefore, we find MPR e , an equivalent frequency band efficiency diagram considering both initial transmission and retransmission, and use this as the basis for determining the modulation scheme in retransmission. Assuming that the Walsh code space W 2 in retransmission and the number S 2 of subpackets per slot are given, MPR e is represented by Equation 4 below.
상기의 <수학식 4>에서 보여지듯이 두 번의 전송을 모두 고려한 등가의 주파수대역효율도 MPRe는 인코더 패킷의 크기 N과 W1, S1, 그리고 W2, S2로부터, 혹은 상기의 <수학식 1>과 <수학식 3>에서 각각 계산한 MPR1, MPR2로부터 계산할 수 있다. 단, 상기 <수학식 4>으로부터 계산된 MPRe를 재전송 변조방식 결정을 위한 근거로사용할 경우에는 초기 전송과 재전송의 부호율이 모두 1.0을 넘지 않아야 한다. 상술한 바와 같이 재전송시 부호율이 1.0보다 큰 경우가 발생한다면 그 재전송에 의한 영향이 초기전송에 의한 영향보다 훨씬 크게 되므로, 등가 MPR에 근거하여 재전송의 변조방식을 결정하는 것이 불합리하기 때문이다. MPR2의 범위에 따라 선택가능한 변조방식을 제한하는 것도 동일한 이유에서이다.As shown in Equation 4, the equivalent frequency band efficiency MPR e considering both transmissions is obtained from the encoder packet sizes N and W 1 , S 1 , and W 2 , S 2 , or It can be calculated from MPR 1 and MPR 2 calculated in Equations 1 and 3, respectively. However, when the MPR e calculated from Equation 4 is used as a basis for determining the retransmission modulation scheme, the code rate of the initial transmission and the retransmission must not exceed 1.0. If the code rate is greater than 1.0 when retransmitting as described above, the effect of the retransmission is much larger than the effect of the initial transmission. Therefore, it is unreasonable to determine the modulation scheme of the retransmission based on the equivalent MPR. It is for the same reason to limit the selectable modulation scheme according to the range of MPR 2 .
초기 전송과 재전송의 부호율이 모두 1.0을 넘지 않는 경우에는 MPRe를 근거로 재전송의 변조방식을 결정할 수 있다. 기 출원된 대한민국 특허 출원번호 P2001-41884호(통신시스템에서 변조방식 결정 장치 및 방법)에 설명되어 있는 것과 같은 이유로, MPRe가 정해진 기준값인 THE보다 작을 경우에는 변조차수가 낮을수록 오류율이 낮고, 반대의 경우에는 변조차수가 높을수록 오류율이 낮다. 따라서, 정해진 기준값인 THE보다 MPRe가 작은 경우에는 가능한 변조방식 중 낮은 차수의 변조방식을 선택하고, 반대의 경우에는 가능한 변조방식 중 높은 차수의 변조방식을 선택하는 것이 시스템의 오류율을 최소화하기 위한 최적의 변조방식이다. 따라서, <표 2>에 나타난 세 가지 경우에 대한 재전송의 변조방식 결정 과정을 기술해 보면 다음과 같다.If the code rate of both initial transmission and retransmission does not exceed 1.0, the modulation scheme of retransmission can be determined based on MPR e . For the same reason as described in Korean Patent Application No. P2001-41884 (apparatus and method for determining a modulation scheme in a communication system), if MPR e is smaller than the predetermined reference value TH E , the lower the modulation order, the lower the error rate. On the contrary, the higher the modulation order, the lower the error rate. Therefore, when the MPR e is smaller than the predetermined reference value TH E , selecting a lower order modulation method among the possible modulation methods, and vice versa, selecting a higher order modulation method among the possible modulation methods minimizes the error rate of the system. It is an optimal modulation method for this. Therefore, the process of determining the retransmission modulation method for the three cases shown in <Table 2> is as follows.
1) 0<MPR2≤2.0인 경우 (선택가능한 변조차수 m2는 2, 3, 4 중 하나) :1) When 0 <MPR 2 ≤ 2.0 (selectable modulation order m2 is one of 2, 3, 4):
이므로, Because of,
따라서, MPR1에 상관 없이 항상 2, 3, 4 중 가장 낮은 변조차수인 2를 m2로 선택.Therefore, regardless of MPR 1 , always select 2 as the lowest modulation order of 2, 3, 4 as m 2 .
2) 2.0<MPR1≤3.0인 경우 (선택가능한 변조차수 m2는 3, 4 중 하나) :2) When 2.0 <MPR 1 ≤ 3.0 (selectable modulation order m2 is one of 3, 4):
이므로, Because of,
따라서, 대부분의 경우 MPRe가 1.5보다 작으므로, 3, 4 중 낮은 변조차수인 3을 m2로 선택하지만, MPRe가 1.5이상이 되는 경우에는 3, 4 중 높은 변조차수인 4를 m2로 선택하게 된다. MPR2의 범위를 다시 한번 더 나누어 각 경우를 살펴보면 다음과 같다.Therefore, in most cases, MPR e is less than 1.5, so 3, which is the lower modulation order of 3 and 4, is selected as m 2 , but when MPR e becomes 1.5 or more, 4 which is the higher modulation order of 3 and 4 is selected as m 2 . Done. Dividing the range of MPR 2 once again, each case is as follows.
2-1) 2.0<MPR2≤ 2.823인 경우 :2-1) When 2.0 <MPR 2 ≤ 2.823:
따라서, MPR1에 상관 없이 항상 3, 4 중 가장 낮은 변조차수인 3을 m2로 선택.Therefore, regardless of MPR 1 , always select the lowest modulation order of 3, 4 as m 2 .
2-2) 2.823<MPR2≤3.0인 경우 :2-2) When 2.823 <MPR 2 ≤3.0:
MPRe를 직접 계산하여 1.5보다 작으면,m2를 3으로 선택.If MPR e is calculated directly and less than 1.5, then m 2 is chosen.
그렇지 않으면,m2를 4로 선택.Otherwise, choose m 2 as 4.
3) MPR2>3.0인 경우 (선택가능한 변조차수 m2는 4) :3) When MPR 2 > 3.0 (selectable modulation order m 2 is 4):
선택가능한 변조차수가 4밖에 없으므로, MPR1에 상관없이 항상 m2를 4로 선택.Since there are only 4 selectable modulation orders, always select m 2 as 4 regardless of MPR 1 .
재전송이 두 번 이상 발생하는 경우까지 포함한 일반적인 재전송에서의 변조방식 결정에 관한 과정을 기술하면 하기와 같다.Referring to the procedure for determining the modulation scheme in the general retransmission including the case that the retransmission occurs more than once.
하기의 <수학식 5>로부터 현재 시점의 재전송의 MPR인 MPRk를 계산한다. 만약, 계산된 MPRk가 0보다 크고 2.0보다 크지 않은 범위에 있으면 변조방식을 QPSK로 선택하고, 3보다 큰 범위에 있으면 변조방식을 16-QAM으로 선택한다.MPR k , which is the MPR of the retransmission at the present time, is calculated from Equation 5 below. If the calculated MPR k is in the range of greater than 0 and not greater than 2.0, the modulation scheme is selected as QPSK. If the calculated MPR k is in the range greater than 3, the modulation scheme is selected as 16-QAM.
계산된 MPRk가 2.0보다 크고 3.0보다 크지 않은 범위에 있으면, 하기의 <수학식 6>로부터 현재 시점까지의 등가 MPR인 MPRe를 계산한다. 계산된 MPRe가 1.5보다 작으면 변조방식을 8-PSK로 선택하고, 그렇지 않으면 변조방식을 16-QAM으로 선택한다.If the calculated MPR k is in a range greater than 2.0 and not greater than 3.0, MPR e , which is the equivalent MPR up to the present time, is calculated from Equation 6 below. If the calculated MPR e is less than 1.5, the modulation scheme is selected as 8-PSK; otherwise, the modulation scheme is selected as 16-QAM.
상기의 <수학식 6>에서 MPRp는 현재 이전의 시점(1, 2, , k-1)까지 전송된 서브 패킷에 의한 MPR을 나타내는 값이며, 전송이 성공할 때까지 재전송시점마다 갱신되어 단말의 수신단에 저장된다.In Equation 6, MPR p is a value indicating the MPR by the sub-packet transmitted to the previous time point (1, 2,, k-1), and is updated at each retransmission time point until the transmission is successful. It is stored at the receiving end.
상기한 재전송이 두 번 이상 발생하는 경우까지 포함한 일반적인 재전송에서의 변조방식 결정 방법을 요약하여 나타내면 하기의 <표 3>과 같다.Table 3 below summarizes the method of determining the modulation scheme in a general retransmission including the case where the retransmission occurs more than once.
상기 <표 3>에서 THL, THH, THE는 실험결과에 따른 값으로 각각 2.0, 3.0,1.5를 의미한다. 상기 <표 3>에서 MPRk가 2.0보다 크고 3.0보다 크지 않은 범위에 있을 경우, 8-PSK를 사용하는 것이 QPSK나 16-QAM을 사용하는 것에 비해 가장 낮은 오류율을 나타내지만, 그 성능 차이는 0.1dB 이내이므로, 재전송시에도 8-PSK의 사용을 배제하는 것이 시스템의 성능을 크게 열화시키지 않는다. 만약, 재전송시에 8-PSK의 사용이 배제된다면 상기의 <표 3>에 나타난 재전송시의 변조방식 결정 방법은 하기의 <표 4>와 같이 정해질 수도 있다.In Table 3, TH L , TH H , and TH E represent values of 2.0, 3.0, and 1.5, respectively, according to experimental results. In Table 3, when MPR k is in a range of greater than 2.0 and not greater than 3.0, using 8-PSK shows the lowest error rate compared to using QPSK or 16-QAM, but the performance difference is 0.1. Within dB, eliminating the use of 8-PSK even during retransmission does not significantly degrade system performance. If the use of 8-PSK is excluded during retransmission, the method of determining a modulation scheme during retransmission shown in Table 3 may be determined as shown in Table 4 below.
상기 <표 4>에서 THM은 THL과 THH의 평균값인 2.5로 정할 수 있다. 그러나, 보다 많은 실험을 통해 최적의 값을 구하는 것이 가능하다.In Table 4, TH M may be determined as 2.5, which is an average value of TH L and TH H. However, it is possible to find the optimal value through more experiments.
상술한 재전송시의 변조방식 결정 방법의 유효성을 검증하기 위해 하기의 <표 5>과 같은 환경에서 모의실험(simulation)을 수행하였다.In order to verify the effectiveness of the above-described modulation method upon retransmission, a simulation was performed in the environment as shown in Table 5 below.
후술되는 모의실험 1, 2, 3은 두 번째 전송의 MPR이 상기 기준값 THL(=2..0)을 넘지 않는 경우에 관한 실험이다. 하기의 <표 6>에 모의실험 1, 2, 3에 사용된 초기 전송, 재전송의 조건을 표시하였다. 첨부한 도면의 도 1, 도 2, 도 3은 각각 모의실험 1, 2, 3에 대하여 Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율(spectral efficiency)의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 그래프들이다. 여기서 상기 Ec/Nt(dB)는 SNR의 일종으로 단위 칩 에너지/잡음전력밀도를 의미한다. 상기 도 1, 도 2, 도 3으로부터 동일한 효율을 달성하기 위해 요구되는 Ec/Nt(dB)가 재전송의 변조차수를 2(QPSK)로 선택한 경우 재전송의 변조차수를 3(8-PSK)이나 4(16-QAM)로 선택한 경우에 비해 작다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 재전송의 변조방식을 상기의 표 3의 방법에 따라 QPSK로 결정하는 것이 가장 효율적인 선택임을 알 수 있다.Simulations 1, 2, and 3 described later are experiments in which the MPR of the second transmission does not exceed the reference value TH L (= 2..0). Table 6 shows the conditions of initial transmission and retransmission used in simulations 1, 2, and 3. 1, 2, and 3 of the accompanying drawings show changes in spectral efficiency according to an increase in Ec / Nt (dB) for simulations 1, 2, and 3 for each modulation scheme used for retransmission. The graphs shown. Here, Ec / Nt (dB) is a kind of SNR, which means unit chip energy / noise power density. When the Ec / Nt (dB) required to achieve the same efficiency from FIGS. 1, 2, and 3 is set to 2 (QPSK), the modulation order of retransmission is 3 (8-PSK) or 4 You can see that it is smaller than when (16-QAM) is selected. That is, it can be seen that determining the QPSK according to the method of Table 3 above is the most efficient choice.
후술되는 모의실험 4, 5, 6은 두 번째 전송의 MPR이 상기 기준값 THL(=2..0)보다 크고 상기 기준값 THH(=3..0)보다 작거나 같은 경우에 관한 실험이다. 하기의 <표 7>에 모의실험 4, 5, 6에 사용된 초기 전송, 재전송의 조건을 표시하였다. 첨부한 도면의 도 4, 도 5, 도 6은 각각 모의실험 4, 5, 6에 대하여 Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 그래프들이다. 상기 도 4, 도 5, 도 6으로부터 동일한 효율을 달성하기 위해 요구되는 Ec/Nt(dB)가 재전송의 변조차수를 3(8-PSK)로 선택한 경우 재전송의 변조차수를 2(QPSK)나 4(16-QAM)로 선택한 경우에 비해 작다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 재전송의 변조방식을 상기의 표 3의 방법에 따라 8-PSK로 결정하는 것이 가장 효율적인 선택임을 알 수 있다. 그러나 이 때의 성능 차는 0.1dB 미만임을 알수 있다.Simulations 4, 5, and 6 described below are experiments where the MPR of the second transmission is greater than the reference value TH L (= 2..0) and less than or equal to the reference value TH H (= 3..0). Table 7 shows the conditions of initial transmission and retransmission used in simulations 4, 5 and 6. 4, 5, and 6 of the accompanying drawings are graphs showing the change in frequency band efficiency according to the increase of Ec / Nt (dB) for each of the modulation schemes used for retransmission for simulations 4, 5, and 6, respectively. When Ec / Nt (dB) required to achieve the same efficiency from FIGS. 4, 5, and 6 is set to 3 (8-PSK), the modulation order of retransmission is 2 (QPSK) or 4 You can see that it is smaller than when (16-QAM) is selected. That is, it can be seen that determining the modulation scheme of retransmission as 8-PSK according to the method of Table 3 is the most efficient choice. However, it can be seen that the performance difference at this time is less than 0.1dB.
후술되는 모의실험 7, 8, 9는 두 번째 전송의 MPR이 상기 기준값 THH(=3..0)보다 큰 경우에 관한 실험이다. 하기의 표 8에 모의실험 7, 8, 9에 사용된 초기 전송, 재전송의 조건을 표시하였다. 첨부한 도면의 도 7, 도 8, 도 9는 각각 모의실험 7, 8, 9에 대하여 Ec/Nt(dB)의 증가에 따른 주파수대역효율의 변화를 재전송에 사용된 변조방식 별로 나타낸 그래프들이다. 상기 도 7, 도 8, 도 9로부터 동일한 효율을 달성하기 위해 요구되는 Ec/Nt(dB)가 재전송의 변조차수를 4(16-QAM)로 선택한 경우 재전송의 변조차수를 2(QPSK)나 3(8-PSK)로 선택한 경우에 비해 작다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 재전송의 변조방식을 상기의 표 3의 방법에 따라 16-QAM으로 결정하는 것이 가장 효율적인 선택임을 알 수 있다.Simulations 7, 8, and 9 described later are experiments in the case where the MPR of the second transmission is larger than the reference value TH H (= 3..0). Table 8 below shows the conditions of initial transmission and retransmission used in simulations 7, 8 and 9. 7, 8, and 9 of the accompanying drawings are graphs showing the variation of the frequency band efficiency according to the increase of Ec / Nt (dB) for each of the modulation schemes used for retransmission for simulations 7, 8, and 9, respectively. 7, 8, and 9, when Ec / Nt (dB) required to achieve the same efficiency is set to 4 (16-QAM) as the modulation order of retransmission, the modulation order of retransmission is 2 (QPSK) or 3 You can see that it is smaller than the (8-PSK) selection. That is, it can be seen that determining the modulation scheme of retransmission to 16-QAM according to the method of Table 3 above is the most efficient choice.
이하 상술한 이론 및 실험결과에 근거한 본 발명에 따른 구성 및 동작을 살펴본다.It looks at the configuration and operation according to the present invention based on the above-described theory and experimental results.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 재전송을 사용하는 시스템에서, 재전송에서 사용가능한 변조방식을 QPSK, 8-PSK, 16-QAM으로 정할 때 재전송시에 변조방식(또는 변조차수)를 결정하기 위한 절차를 도시하고 있다. 상기 도 10은 상기 <표 3>에서 기술한 재전송의 변조방식을 결정하기 위한 절차를 도시한 것으로, 상기 도14의 변조기 선택기(1407)에서 수행될수 있다.FIG. 10 is a diagram for determining a modulation scheme (or modulation order) during retransmission when a modulation scheme usable in retransmission is QPSK, 8-PSK, and 16-QAM in a system using retransmission according to an embodiment of the present invention. The procedure is shown. FIG. 10 illustrates a procedure for determining a modulation scheme of retransmission described in Table 3, which may be performed by the modulator selector 1407 of FIG.
상기 도 10을 참조하면, 상기 변조기 선택기(1407)는 1001단계에서 현재 재전송에서 전송할 인코더 패킷 크기, 사용가능한 월시부호의 개수 및 서브패킷당 슬롯의 개수를 이용해 현재의 주파수대역효율도(spectral efficiency)를 나타내는 MPRk를 계산한다. 상기 MPRk는 상술한 수학식 5와 같이 구해진다. 그리고, 상기 변조기 선택기(1407)는 1003단계에서 상기 계산된 MPRk와 미리 결정된 제1기준값(THL)과 비교한다. 상기 제1기준값(THL)은 실험에 의해 구해지며, 여기서는 '2.0'으로 가정한다. 만일, 상기 MPRk가 상기 제1기준값보다 작거나 같으면 상기 변조기 선택기(1407)는 1005단계로 진행하여 변조차수(mk)를 2로 결정한다. 즉, 현재 재전송에서 사용할 변조방식(혹은 변조기)를 QPSK로 결정한다.Referring to FIG. 10, the modulator selector 1407 uses the encoder packet size to be transmitted in the current retransmission, the number of available Walsh codes and the number of slots per subpacket in step 1001. Calculate MPR k , The MPR k is obtained as shown in Equation 5 described above. In operation 1003, the modulator selector 1407 compares the calculated MPR k with a predetermined first reference value TH L. The first reference value TH L is obtained by an experiment, and it is assumed here as '2.0'. If the MPR k is less than or equal to the first reference value, the modulator selector 1407 proceeds to step 1005 and determines the modulation order m k as 2. That is, the modulation scheme (or modulator) to be used in the current retransmission is determined as QPSK.
한편, 상기 MPRk가 상기 제1기준값(THL)보다 크면, 상기 변조기 선택기(1407)는 1007단계로 진행하여 상기 계산된 MPRk와 미리 결정된 제2기준값(THH)를 비교한다. 상기 제2기준값(THH)은 실험에 의해 구해지며, 여기서는 '3.0'으로 가정한다. 만일, 상기 MPRk가 상기 제2기준값(THH)보다 작거나 같으면 상기 변조기 선택기(1407)는 1009단계로 진행하여 상기 계산된 MPRk와 현재 이전의 시점(1,2,3,...,k-1)까지 전송된 서브패킷들에 의한 주파수대역효율도 나타내는 MPRP를 가지고 과거에 수행된 전송과 현재 전송을 고려한 등가주파수대역효율도(equivalent spectral efficiency)를 나타내는 MPRe를 계산한다. 여기서, 상기 MPRe는 상술한 수학식 6과 같이 구해지며, 상기 MPRP는 재귀적 방식에 의해 구해진다.On the other hand, if the MPR k is greater than the first reference value TH L , the modulator selector 1407 proceeds to step 1007 to compare the calculated MPR k with a predetermined second reference value TH H. The second reference value TH H is obtained by experiment, and it is assumed here as '3.0'. If the MPR k is less than or equal to the second reference value TH H , the modulator selector 1407 proceeds to step 1009 in which the calculated MPR k and the present time point 1, 2, 3,... Calculate the MPR e representing the equivalent spectral efficiency considering the transmission performed in the past and the current transmission with the MPR P indicating the frequency band efficiency by the subpackets transmitted up to k-1). Here, MPR e is obtained as shown in Equation 6, and MPR P is obtained by a recursive method.
그리고, 상기 변조기 선택기(1407)는 1011단계에서 상기 계산된 MPRe와 미리 결정된 제3기준값(THE)를 비교한다. 여기서 상기 제3기준값(THE)은 실험에 의해 구해지며, 여기서는 '1.5'로 가정한다. 만일, 상기 MPRe가 상기 제3기준값(THE)보다 작으면 변조차수(mk)를 3으로 결정한다. 즉, 현재 재전송에서 사용할 변조방식(혹은 변조기)를 8-PSK로 결정한다. 만일, 상기 계산된 MPRe가 상기 제3기준값(THE)보다 크거나 같으면, 상기 변조기 선택기(1407)는 1015단계로 진행하여 변조차수를 4로 결정한다. 한편, 상기 계산된 MPRk가 상기 제2기준값(THH)보다 크면, 상기 변조기 선택기(1407)는 상기 1015단계로 진행하여 변조차수를 4로 결정한다. 즉, 현재 재전송에서 사용할 변조방식(혹은 변조기)를 16-QAM으로 결정한다.In operation 1011, the modulator selector 1407 compares the calculated MPR e with a predetermined third reference value TH E. Here, the third reference value TH E is obtained by experiment, and it is assumed here as '1.5'. If the MPR e is smaller than the third reference value TH E , the modulation order m k is determined to be three. That is, the modulation scheme (or modulator) to be used in the current retransmission is determined as 8-PSK. If the calculated MPR e is greater than or equal to the third reference value TH E , the modulator selector 1407 proceeds to step 1015 to determine a modulation order of four. On the other hand, if the calculated MPR k is greater than the second reference value TH H , the modulator selector 1407 proceeds to step 1015 and determines a modulation order of four. That is, the modulation scheme (or modulator) to be used in the current retransmission is determined as 16-QAM.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 재전송을 사용하는 시스템에서, 사용가능한 변조방식을 QPSK, 8-PSK, 16-QAM으로 정할 때 초기전송과 재전송시에 변조방식(또는 변조차수)를 결정하기 위한 절차를 도시하고 있다. 상기 도 11은 상기 표 1에서 기술한 초기 전송의 변조방식 결정 절차와 상기 표 3에서 기술한 재전송의 변조방식 결정 절차를 동시에 도시한 것으로, 상기 변조기 선택기(1407)에서 수행된다.11 is a diagram illustrating a modulation scheme (or modulation order) during initial transmission and retransmission when a usable modulation scheme is defined as QPSK, 8-PSK, or 16-QAM in a system using retransmission according to an embodiment of the present invention. The procedure is shown. 11 illustrates a procedure of determining the modulation scheme of the initial transmission described in Table 1 and a procedure of determining the modulation scheme of the retransmission described in Table 3, which is performed by the modulator selector 1407.
상기 도 11을 참조하면, 먼저 변조기 선택기(1407)는 1101단계에서 현재 전송에서 전송할 인코더 패킷 크기, 사용가능한 월시부호의 개수 및 서브패킷당 슬롯의 개수를 이용해 현재의 주파수대역효율도(spectral efficiency)를 나타내는 MPRk를 계산한다. 상기 MPRk는 상술한 수학식 5와 같이 구해진다. 그리고, 상기 변조기 선택기(1407)는 1103단계에서 전송회수를 나타내는 변수 k가 1인지를 검사한다. 즉, 현재 전송이 초기 전송인지를 검사한다. 만일, 현재 전송이 초기 전송(k=1)일 경우, 상기 변조기 선택기(1407)는 1105단계로 진행하여 상기 계산된 MPRK와 미리 정해진 상기 제3기준값(THE)을 비교한다. 만일 상기 MPRk가 상기 제3기준값보다 작으면 1107단계로 진행하여 변조차수(mk)를 2(QPSK)로 결정하고, 그렇지 않으면 1119단계로 진행하여 변조차수를 4(16-QAM)으로 결정한다.Referring to FIG. 11, first, the modulator selector 1407 uses the encoder packet size to be transmitted in the current transmission, the number of available Walsh codes, and the number of slots per subpacket. Calculate MPR k , The MPR k is obtained as shown in Equation 5 described above. In step 1103, the modulator selector 1407 determines whether the variable k representing the number of transmissions is 1. That is, it is checked whether the current transmission is the initial transmission. If the current transmission is the initial transmission (k = 1), the modulator selector 1407 proceeds to step 1105 to compare the calculated MPR K with the predetermined third reference value TH E. If the MPR k is smaller than the third reference value, the process proceeds to step 1107 to determine the modulation order m k as 2 (QPSK). Otherwise, to step 1119, the modulation order is determined to be 4 (16-QAM). do.
한편, 상기 초기 전송이 아닌 경우, 상기 변조기 선택기(1407)는 1109단계로 진행하여 상기 계산된 MPRk와 미리 결정된 상기 제1기준값(THL)을 비교한다. 만일, 상기 MPRk가 상기 제1기준값(THL)보다 작거나 같으면 상기 변조기 선택기(1407)는 상기 1107단계로 진행하여 상기 변조차수를 2(QPSK)로 결정하고, 그렇지 않으면 1111단계로 진행하여 상기 MPRk와 상기 제2기준값(THH)를 비교한다. 만일, 상기 MPRk가 상기 제2기준값(THH)보다 크면, 상기 변조기 선택기(1407)는 상기 1119단계로 진행하여 변조차수를 4(16-QAM)로 결정한다.On the other hand, if it is not the initial transmission, the modulator selector 1407 proceeds to step 1109 and compares the calculated MPR k with the predetermined first reference value TH L. If the MPR k is less than or equal to the first reference value TH L , the modulator selector 1407 proceeds to step 1107 to determine the modulation order as 2 (QPSK), otherwise proceeds to step 1111. The MPR k is compared with the second reference value TH H. If the MPR k is greater than the second reference value TH H , the modulator selector 1407 proceeds to step 1119 to determine a modulation order of 4 (16-QAM).
반면, 상기 MPRk가 상기 제2기준값보다 작거나 같으면 상기 변조기선택기(1407)는 1113단계로 진행하여 상기 계산된 MPRk와 현재 이전의 시점(1,2,3,...,k-1)까지 전송된 서브패킷들에 의한 주파수대역효율도를 나타내는 MPRP를 가지고 과거에 수행된 전송과 현재 전송을 고려한 등가 주파수대역효율도(equivalent spectral efficiency)를 나타내는 MPRe를 계산한다. 여기서, 상기 MPRe는 상술한 수학식 6과 같이 구해지며, 상기 MPRP는 재귀적 방식에 의해 구해진다.On the other hand, if the MPR k is less than or equal to the second reference value, the modulator selector 1407 proceeds to step 1113 and the calculated MPR k and the current previous time point (1, 2, 3, ..., k-1). Calculate MPR e representing the equivalent spectral efficiency considering the transmission performed in the past and the current transmission with MPR P indicating the frequency band efficiency due to the subpackets transmitted up to). Herein, the MPR e is obtained as shown in Equation 6, and the MPRP is obtained by a recursive method.
그리고, 상기 변조기 선택기(1407)는 1115단계에서 상기 계산된 MPRe와 미리 결정된 상기 제3기준값(THE)를 비교한다. 만일, 상기 MPRe가 상기 제3기준값(THE)보다 작으면 1117단계로 진행하여 변조차수(mk)를 3(8-PSK)으로 결정하고, 상기 MPRe가 상기 제3기준값(THE)보다 크거나 같으면, 상기 변조기 선택기(1407)는 상기 1119단계로 진행하여 변조차수를 4(16-QAM)로 결정한다.In operation 1115, the modulator selector 1407 compares the calculated MPR e with the predetermined third reference value TH E. If the MPR e is smaller than the third reference value TH E , the process proceeds to step 1117 to determine the modulation order m k as 3 (8-PSK), and the MPR e determines the third reference value TH E. If greater than or equal to), the modulator selector 1407 proceeds to step 1119 to determine a modulation order of 4 (16-QAM).
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 재전송을 사용하는 시스템에서, 재전송에서 사용가능한 변조방식을 QPSK, 16-QAM으로 정할 때 재전송시에 변조방식(또는 변조차수)를 결정하기 위한 절차를 도시하고 있다. 도 12는 상기 표 4에서 기술한 재전송의 변조방식을 결정하기 위한 절차를 도시한 것으로, 상기 14의 변조기 선택기(1407)에서 수행된다.12 illustrates a procedure for determining a modulation scheme (or modulation order) in retransmission when a modulation scheme usable in retransmission is set to QPSK or 16-QAM in a system using retransmission according to another embodiment of the present invention. Doing. FIG. 12 illustrates a procedure for determining a modulation scheme of retransmission described in Table 4, which is performed by the modulator selector 1407 of FIG.
상기 도 12를 참조하면, 먼저 변조기 선택기(1407)는 1201단계에서 현재 전송에서 전송할 인코더 패킷 크기, 사용가능한 월시부호의 개수 및 서브패킷당 슬롯의 개수를 이용해 현재의 주파수대역효율도(spectral efficiency)를 나타내는 MPRk를 계산한다. 상기 MPRk는 상술한 수학식 5와 같이 구해진다. 그리고, 상기 변조기 선택기(1407)는 1203단계에서 상기 계산된 MPRk와 미리 정해진 제4기준값(THM)을 비교한다. 상기 제4기준값(THM)은 실험에 의해 정해지는 값으로, 여기서는 상기 제1기준값과 상기 제2기준값의 평균값인 2.5로 가정한다. 만일, 상기 MPRk가 상기 제4기준값(THM)보다 작거나 같으면 상기 변조기 선택기(1407)는 1205단계로 진행하여 변조차수(mk)를 2(QPSK)로 결정하고, 그렇지 않고 상기 MPRk가 상기 제4기준값(THM)보다 크면 1207단계로 진행하여 상기 변조차수(mk)를 4(16-QAM)로 결정한다.Referring to FIG. 12, first, the modulator selector 1407 uses the encoder packet size to be transmitted in the current transmission, the number of available Walsh codes, and the number of slots per subpacket. Calculate MPR k , The MPR k is obtained as shown in Equation 5 described above. In operation 1203, the modulator selector 1407 compares the calculated MPR k with a fourth predetermined reference value THM. The fourth reference value THM is a value determined by an experiment, and it is assumed here as 2.5, which is an average value of the first reference value and the second reference value. If the MPR k is less than or equal to the fourth reference value TH M , the modulator selector 1407 proceeds to step 1205 to determine a modulation order m k as 2 (QPSK), otherwise, the MPR k. If is greater than the fourth reference value TH M , the flow proceeds to step 1207 to determine the modulation order m k as 4 (16-QAM).
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 재전송을 사용하는 시스템에서, 재전송에서 사용가능한 변조방식을 QPSK, 16-QAM으로 정할 때 초기전송과 재전송시에 변조방식(또는 변조차수)를 결정하기 위한 절차를 도시하고 있다. 도 13은 상기 표 1에서 기술한 초기 전송의 변조방식 결정 절차와 상기 표 4에서 기술한 재전송의 변조방식 결정 절차를 동시에 도시한 것으로, 상기 도 14의 변조기 선택기(1407)에서 수행된다.FIG. 13 is a diagram for determining a modulation scheme (or modulation order) during initial transmission and retransmission when a modulation scheme usable in retransmission is QPSK and 16-QAM in a system using retransmission according to another embodiment of the present invention. The procedure is shown. FIG. 13 illustrates a procedure of determining a modulation scheme of initial transmission described in Table 1 and a procedure of determining a modulation scheme of retransmission described in Table 4, which is performed by the modulator selector 1407 of FIG.
상기 도 13을 참조하면, 먼저 변조기 선택기(1407)는 1301단계에서 현재 전송에서 전송할 인코더 패킷 크기, 사용가능한 월시부호의 개수 및 서브패킷당 슬롯의 개수를 이용해 현재의 주파수대역효율도(spectral efficiency)를 나타내는 MPRk를 계산한다. 상기 MPRk는 상술한 수학식 5와 같이 구해진다. 그리고, 상기 변조기 선택기(1407)는 1303단계에서 전송회수를 나타내는 변수 k가 1인지를 검사한다. 즉, 현재 전송이 초기 전송인지를 검사한다. 만일, 현재 전송이 초기 전송(k=1)일 경우, 상기 변조기 선택기(1407)는 1305단계로 진행하여 상기 계산된 MPRK와 미리 정해진 상기 제3기준값(THE)을 비교한다. 만일 상기 MPRk가 상기 제3기준값보다 작으면 1307단계로 진행하여 변조차수(mk)를 2(QPSK)로 결정하고, 그렇지 않으면 1311단계로 진행하여 변조차수를 4(16-QAM)로 결정한다.Referring to FIG. 13, first, the modulator selector 1407 uses the encoder packet size to be transmitted in the current transmission, the number of available Walsh codes, and the number of slots per subpacket. Calculate MPR k , The MPR k is obtained as shown in Equation 5 described above. In step 1303, the modulator selector 1407 checks whether the variable k representing the number of transmissions is one. That is, it is checked whether the current transmission is the initial transmission. If the current transmission is the initial transmission (k = 1), the modulator selector 1407 proceeds to step 1305 to compare the calculated MPR K with the predetermined third reference value TH E. If the MPR k is smaller than the third reference value, the process proceeds to step 1307 to determine the modulation order m k as 2 (QPSK). Otherwise, the process proceeds to step 1311 to determine the modulation order as 4 (16-QAM). do.
한편, 상기 초기 전송이 아닌 경우, 상기 변조기 선택기(1407)는 1309단계로 진행하여 상기 계산된 MPRk와 미리 정해진 상기 제4기준값(THM)을 비교한다. 만일, 상기 MPRk가 상기 제4기준값(THM)보다 작거나 같으면 상기 변조기 선택기(1407)는 상기 1307단계로 진행하여 변조차수(mk)를 2(QPSK)로 결정하고, 그렇지 않고 상기 MPRk가 상기 제4기준값(THM)보다 크면 상기 1311단계로 진행하여 상기 변조차수(mk)를 4(16-QAM)로 결정한다.On the other hand, if it is not the initial transmission, the modulator selector 1407 proceeds to step 1309 and compares the calculated MPR k with the predetermined fourth reference value TH M. If the MPR k is less than or equal to the fourth reference value TH M , the modulator selector 1407 proceeds to step 1307 to determine a modulation order m k as 2 (QPSK). If k is greater than the fourth reference value TH M , the process proceeds to step 1311 to determine the modulation order m k as 4 (16-QAM).
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 복수개의 변조방식을 사용하는 통신시스템의 송신기 구성을 도시하고 있다.14 illustrates a transmitter configuration of a communication system using a plurality of modulation schemes according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 채널부호기(Channel Encoder)1401은 채널에서 발생되는 오류를 정정하기위한 오류정정부호(Forward Error Correction Codes : FEC)를 생성하는 부호기이다. 리던던시 선택부(Redundancy Selection)1402는 재전송이 요청되는 경우 미리 주어진 리던던시 선택방식에 따라 부호율에 해당되는 특정 리던던시를 선택하는 장치이다. 통상 이 장치를 통해서 "Incremental Redundancy(IR)"가 구현된다. 변조기 선택기(1407)는 주어진 알고리즘을 수행하여 현재 전송에서 사용할 최적의 변조방식을 결정하고, 상기 결정된 변조방식에 사용하는 변조기를 선택하기 위한 선택신호를 역다중화기 1403으로 출력한다. 다음으로, 역다중화기(DE-MUX) 1403은 상기 변조기 선택기(1407)로부터의 상기 선택신호에 따라 상기 리던던시 선택부 1402의 출력을 해당 변조기로 출력한다. 복수개의 변조기들(1404-1 ∼1404-N)은 상기 역다중화기 1403으로부터 출력되는 신호를 정해진 변조방식에 의해 변조를 수행한다. 여기서, 상기 복수개의 변조기들은 변조차수가 2인 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)), 변조차수가 3인 8-PSK(Phase Shift Keying), 변조차수가 4인 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등이 될 수 있다. 다음으로, 선택적인 장치로 예를 들어 부호분할다중시스템(CDMA)의 경우에 확산기1405 등이 사용된다. 그리고 최종적으로 RF 송신기1406를 통해서 패킷을 송신한다.Referring to FIG. 14, a channel encoder 1401 is an encoder that generates Forward Error Correction Codes (FECs) for correcting errors occurring in a channel. The redundancy selection unit 1402 is a device for selecting a specific redundancy corresponding to a code rate according to a predetermined redundancy selection method when retransmission is requested. Typically, this device implements "Incremental Redundancy (IR)". The modulator selector 1407 performs a given algorithm to determine an optimal modulation scheme to be used in the current transmission, and outputs a selection signal for selecting a modulator to be used for the determined modulation scheme to the demultiplexer 1403. Next, the DE-MUX 1403 outputs the output of the redundancy selector 1402 to the modulator according to the selection signal from the modulator selector 1407. The plurality of modulators 1404-1 to 1402 -N modulate the signal output from the demultiplexer 1403 by a predetermined modulation method. Here, the plurality of modulators include Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) having a modulation order of 2, 8-Phase Shift Keying (PSK) having a modulation order of 3, and Quadrature Amplitude Modulation (16-QAM) having a modulation order of 4; Can be. Next, as an optional apparatus, a spreader 1405 or the like is used, for example, in the case of a CDMA. Finally, the packet is transmitted through the RF transmitter 1406.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 다시 말해, 본 발명이 QPSK, 8-PSK, 16QAM 변조방식을 예로 들어 설명하고 있지만, 본 발명이 상기한 변조방식들에 국한되지 아니하며, 다른 변조방식들에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있음은 자명하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. In other words, although the present invention has been described using QPSK, 8-PSK, and 16QAM modulation schemes as an example, it is apparent that the present invention is not limited to the above-described modulation schemes, and the present invention can be applied to other modulation schemes. Do. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명은 가변적인 변조방식을 사용하고 IR 방식의 복합재전송 방식을 지원하는 통신시스템에서 재전송이 발생할 때 이전에 전송된 서브패킷을 고려한 AMC(adaptive modulation & coding)의 선택방식에 관한 기준을 제시하고, 이를 근거로 재전송에 가장 효율적인 변조방식과 이에 따른 부호율을 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다. 즉, 최적의 변조방식을 사용함으로써 전송시스템의 효율을 극대화할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention relates to an AMC (adaptive modulation & coding) selection scheme that takes into account previously transmitted subpackets when retransmission occurs in a communication system that uses a variable modulation scheme and supports an IR complex retransmission scheme. The present invention provides a method and apparatus for determining the most efficient modulation scheme for retransmission and a code rate accordingly based on this. That is, there is an advantage that can maximize the efficiency of the transmission system by using the optimal modulation method.
Claims (13)
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